基于Cypress Capsense MBR产品 的电容触摸按键设计（二）

上一篇文章主要和大家分享了触摸按键的原理、理论模型和Cypress的转换技术，本篇文章将继续向大家介绍CapSense电容触摸按键的调试、支持的传感器类型、防水等内容。

 

1.CapSense触摸按键调试

CapSense系统性能取决于电路板布局、传感器尺寸、覆盖层材料和应用要求，除了这些因素以外，CSDPLUS感应方法还需要设置一些硬件和软件参数，以确保稳健操作，为这些参数设置最佳值的过程称为手动调试。调试触摸感应用户界面对于确保系统正常运行和用户的良好体验非常重要，典型设计流程包括，在初始设计阶段和系统整合过程中调校传感器，并在投入量产前进行最后的生产微调。调校是一个重复过程，可谓之费力且费时。

 

赛普拉斯SmartSense自动调试算法通过自动设置所有硬件和软件参数消除手动调试过程，通过自动配置电容按键参数，以得到最佳性能的CapSense算法。连续补偿系统、生产过程和环境的变化，并简化用户接口的开发周期。易于使用，并且在原型和制造阶段通过消除手动调试缩短了设计周期。SmartSense自动调试功能在每个CapSense按键加电时对其进行自动调试，并维持运行时的最佳按键性能。SmartSense自动调试适用于解决PCB和外覆层的制造误差，这种方法能够自动消除噪声源（如LCD反相器、交流电路和开关模式电源）产生的噪声。

 

2.传感器类型

CY8CMBR3xxx支持三种电容传感—按键、滑条和接近传感器，如图1所示。

2. 1按键（零维传感器）

在众多应用如家用电器、医疗器件、照明控制和许多其他产品中，CapSense按键可替代机械按键。它是一种最简单的CapSense传感器，包括一个简单传感器。CapSense按键提供两种输出状态：活跃（有手指触摸）或非活跃（无手指触摸）。另外，两种状态还分别称为ON和    OFF状态。简单CapSense按键包含一个圆形的铜板。它连接到CY8CMBR3xxx控制器上的CapSense按键，如图2所示。在CY8CMBR3xxx中，CSx引脚表示    按键传感器可以连接到上面。围绕该按键的接地覆铜将其与其他按键和走线分开。另外，通过一个圆形板可以将按键板和网格地分开。

 

2.2滑条（一维传感器）

当所需要的输出递增或递减时，将使用滑条，例如照明控制（调光器）、音量控制、图示均衡器和速度控制。滑条由一系列称为段（相邻放置）的电容传感器构成，触摸某一个滑条段会激活邻近几个滑条段。固件通过处理被触摸的滑条段和相邻滑条段计算手指触摸的几何中心位置（质心位置），该质心位置的实际分辨率多于滑条段数量。例如，包含五段的滑条至少可以解析100个手指物理位置。当手指划过滑条时，高分辨率允许平缓过渡质心位置。在一个线性滑条中，各滑条段按内联顺序安排，如图3显示。

 

 

每个滑条段与CY8CMBR3106S控制器上用于滑条功能的引脚相连，在CY8CMBR3106S中，SLDxx引脚表示滑条段可以连接到上面，滑条段建议采用Z形图案（双V形图案），这种布局可以确保在触摸某段时，还可以部分触摸邻近的段，这样会有助于质心位置的计算。

 

辐射滑条类似于线性滑条但辐射滑条是连续的。图4显示的是一个典型的辐射滑条。

 

2.3接近传感器（三维传感器）

通过接近传感器可以检测传感器周围的三维空间内是否有手指。然而，类似于CapSense按键，接近传感器的实际输出是一个ON/OFF    状态。根据传感器的大小和结构，在几厘米到几十厘米的距离内，接近传感器可以检测到一个手指。每个接近传感器与CY8CMBR3xxx控制器上用于接近感应功能的引脚相连。在CY8CMBR3xxx控制器中，PSx引脚表示接近时感应传感器可以连接上去。接近时感应的电场设计要求的比按钮和滑条大的多，它需要更大的传感器面积。接近传感器可以是PCB上的走线，也可以是简单的线环，如图5所示。

 

3耐水性

在CapSense设计中，如果触摸界面上存在水膜或水滴，则会发生误触发感应。家用电器、汽车应用和工业应用均会涉及到水、冰和湿度变化的环境，传感器系统必须在这种环境下完成工作。对于这样的应用环境而言，屏蔽电极和防护传感器可以提供强健的触摸感应系统。

 

如果您的应用要求抵抗水滴和潮气的干扰，则应使用屏蔽电极。如果您的应用还需要接触界面能够耐水流，则应同时使用屏蔽电极和保护传感器。

 

注意：接近传感器和滑条传感器不支持防水性能。

 

 

2.6.1屏蔽电极

屏蔽电极防止CapSense按键传感器检测由水滴引起的误触摸，当水滴落到外覆层表面上时，屏蔽电极和传感器板之间的耦合增加了CWD，如图7所示。

 

 

CWD—水滴与屏蔽电极之间的电容

 

屏蔽电极的目的是在触摸传感器周围建立电场，用来消弱水滴产生的影响。屏蔽电极的工作方式是将触摸传感器的电压镜像到屏蔽电极上。由于屏蔽电极和传感器由相同信号驱动，因此它们之间没有潜在区别，两者之间的任何电容不能引起电荷转移。这样，即使传感器和屏蔽区域上存在水膜或水滴，也不会修改传感器的电容，从而允许CapSense在有水膜或水滴的情况下正常工作。

 

2.6.2保护传感器

保护传感器是围绕PCB上所有传感器的铜走线，如图8所示。该传感器用于检测水流的存在。当水滴出现在感应表面时，在系统中将添加较大电容（CST），如图8。此电容可能比CWD大数倍。正因为如此，屏蔽电极的影响完全被掩模，通过传感器测量的原始计数将与手指触值相同，甚至更高。在这种情况下，当保护传感器检测水流时，它将防止触发其他传感器。

 

CWD—水流与屏蔽电极之间的电容

CST—水流与系统接地之间的电容

CWG—水流与保护传感器之间的电容

 

要使能设计的耐水性，请按照这些步骤进行操作：

1.  如果您的应用要求耐水滴和潮气，则应使用具有屏蔽电极的CY8CMBR3xxx控制器。如果您的应用还要求耐水流，则应使用具有屏蔽和保护功能的CY8CMBR3xxx控制器。

2.  按照耐水性的布局指导章节中介绍的原理图和布局指南设置屏蔽电极和保护传感器。

3.  使能EZ-Click中的屏蔽和保护传感器特性，如屏蔽和保护传感器配置章节中所述。

4.  调试保护传感器，如调试按键、滑条和保护传感器章节中所述。